HC05 - Enzymologie: remming en allosterie Flashcards
Wat zijn allostere enzymen?
Enzymen met meerdere actieve centra en verschillende regulerende sites die de stroom van biochemicaliën door een metabolische route regelen. De katalytische activiteit wordt gereguleerd door omgevingssignalen, waaronder het eindproduct van de door het enzym geregelde metabolische route; de kinetiek ervan is complexer dan die van Michaelis-Menten-enzymen.
Wat is het effect genaamd ‘feedback inhibition’?
Als er genoeg van een product is aan het eind van een metabole route geeft het laatste product negatieve feedback terug aan het eerste enzym dat aan het begin staat van de productie.
Wat is er anders bij allostere enzymen t.o.v. andere enzymen m.b.t. de bindplaats van inhibitoren?
Bij andere enzymen wordt de omzetting geremd doordat een bepaald molecuul aan het actieve centrum bindt van het enzym, terwijl bij een allosteer enzym de regulerende moleculen aan andere centra zullen binden.
Leg uit hoe twee metabole routes samenwerken om tot een product te komen
Er zijn hier twee metabole routes. Als er veel meer F dan I wordt gemaakt, stimuleert het overschot van F om meer I te produceren, en andersom. Als er een overschot van K is, zal K een negatieve feedback hebben op de enzymen bij A naar B en bij G naar H.
Hoe verschilt de curve van een allosteer enzym t.o.v. een enzym dat de Michaelis-Menten kinetiek volgt?
Een allosteer enzym heeft een sigmoïdefunctie, het lijkt dus op een S.
Wat is de L0?
De allostere constante, oftewel de T/R ratio (tense/relaxed enzymes)
Wat is een relaxt (R) allosteer enzym?
De actieve conformatie van het enzym die reacties katalyseert. Het heeft dus een hoge affiniteit voor het substraat, waardoor de Km laag is.
Wat is een gespannen (tense, T) allosteer enzym?
Een allosteer enzym dat niet echt actief is. Het heeft dus een lage affiniteit voor het substraat, waardoor de Km hoog is.
Wat is de verhouding tussen R en T enzymen als er geen substraat is en geen signaal moleculen?
Dan zijn R en T in evenwicht, waarin T stabieler is dan R en dus het meeste voorkomt
Wat is altijd het geval met R en T sites op enzymen?
Alle sites op een enzym zijn hetzelfde; allemaal T of allemaal R. Deze vereiste heet de ‘symmetry rule’
Wat doet het substraat met het evenwicht van T en R?
Het binden van het substraat aan een enzym verstoort het evenwicht van T en R ten gunste van R. Dit zorgt voor de snelle toename van V0 in de grafiek.
Wat is een ‘threshold effect’?
De activiteit van allostere enzymen is gevoeliger voor veranderingen in de substraatconcentratie in de buurt van Km dan die van Michaelis-Menten-enzymen met dezelfde Vmax.
Wat doen negatieve en positieve effectoren met het T en R equilibrium?
Een negatieve effector bindt met T en stabiliseert T, waardoor de concentratie van T toeneemt en daarmee de kans dat een R met substraat bindt verkleint.
Een positieve effector bindt met R en stabiliseert R, waardoor de concentratie van R toeneemt en daarmee de kans dat een T met substraat bindt verkleint.
Hoe heten de effecten van regulerende moleculen op allostere enzymen?
Heterotropische effecten. Zij verschuiven de sigmoïdale curve naar links (activatoren) of naar rechts (remmers).
Hoe heten de effecten van de substraten op allostere enzymen?
Homotropische effecten. Zij zorgen voor het sigmoïdale karakter van de curve.
Sequential model
Noem 2 type remmers
- Irreversibele remmers: binden zeer sterk aan het enzym en remmen het permanent
- Reversibele remmers: remmen niet permanent
Noem de 2 soorten reversibele remmers
- Competitieve remmers: binden aan de substraat-bindingsplaats
- Niet-competitieve remmers: binden op andere plaatsen dat de substraat-bindingsplaats
Wat kun je over deze formule zeggen wanneer er een competitieve remmer aanwezig is?
- Vmax is niet geremd, er is alleen meer substraat nodig om het te bereiken
- De bezettingsgraad is geremd
- Pas bij een hogere [S] wordt de half-maximale snelheid bereikt
- Km is dus verhoogd
Noem 3 voorbeelden van allosterische regulatie van enzymen en andere eiwitten
- fosforylering - aan/uit zetten met fosfaat
- GTP-bindende eiwitten als bel en schakelaar
- Motor-eiwitten - beweging door vorm verandering
Waar binden een allostere remmer en een allostere activator respectievelijk aan?
Aan de T-vorm en aan de R-vorm
Noem de 4 belangrijke reactiemechanismen die door enzymen gebruikt worden om het hele metabolisme regelen.
- Covalente katalyse
- Generale zuur-base katalyse
- Metaal ion katalyse
- Katalyse door benadering en oriëntatie
Wat is covalente katalyse?
Bij covalente katalyse bevat de actieve plaats een reactieve groep, meestal een krachtige nucleofiel die tijdens de katalyse tijdelijk covalent wordt gewijzigd. Het proteolytische enzym chymotrypsine is een uitstekend voorbeeld van dit mechanisme.
Wat is generale zuur-base katalyse?
In algemene zuur-basekatalyse speelt een ander molecuul dan water de rol van protonendonor of -acceptor. Chymotrypsine gebruikt een histidineresidu als base-katalysator om de nucleofiele kracht van serine te versterken.
Wat is metaal ion katalyse?
Metaalionen kunnen op verschillende manieren katalytisch werken. Een metaalion kan bijvoorbeeld dienen als een elektrofiele katalysator, die een negatieve lading op een reactie-intermediair stabiliseert. Ook kan een metaalion een nucleofiel genereren door de zuurgraad van een nabijgelegen molecuul, zoals water, te verhogen. Tenslotte kan een metaalion zich binden aan het substraat, waardoor het aantal interacties met het enzym en dus de bindingsenergie toeneemt. Metaalionen zijn noodzakelijke cofactoren voor veel van de enzymen die we tijdens onze studie van de biochemie zullen tegenkomen.
Wat is katalyse door benadering en oriëntatie?
Veel reacties omvatten twee verschillende substraten. In dergelijke gevallen kan de reactiesnelheid aanzienlijk worden verhoogd door de twee substraten in de nabijheid en in de juiste oriëntatie te brengen op één enkel bindingsoppervlak van een enzym.
Wat is een nucleofiel?
Een chemicalie dat aangetrokken is tot positieve ladingen in andere moleculen. Een nucleofiel is betrokken in een chemische reactie door het doneren van electoren aan een andere chemicalie, genaamd het electrofiel.
Wat is bindingsenergie?
The vrije energie die vrij komt tijdens de formatie van de zwakke interacties tussen enzym en substraat dat de formatie van de overgangstoestand helpt.
Wat is eiwit-fosforylering?
Het binden van een fosfaatgroep aan een eiwit
Waarvoor worden allostere regulering en regulering door fosforylering gebruikt?
Hoe wordt eiwit-fosforylering gebruikt voor de regeling van enzymen?
Covalente binding van fosfaatgroep aan eiwit kan allosterere vorm (=conformatie) verandering geven die activiteit van enzym verandert.
Wat voor invloed heeft de temperatuur op de werking van een enzym?
Voor de meeste enzymen geldt dat een verhoging van de temperatuur leidt tot een verhoogde kans op interactie tussen substraat en enzym, en zo dus de activiteit van het enzym verhoogd. Als de temperatuur te hoog wordt denatureert het enzym.
Hoe kan het effect van een competitieve remmer op een enzym overwonnen worden?
Door de concentratie van het substraat te verhogen
Wat doet een niet-competitieve remmer?
Die verlaagt Vmax, terwijl de Km gelijk blijft. Dit komt omdat de remmer de concentratie van het functionele enzym verminderd, omdat het de vorm van het enzym veranderd door aan een ander centrum dan het actieve centrum te binden.
Wat doet een competitieve remmer met de lijngrafiek van de kinetiek?
Wat doet een niet-competitieve remmer met de lijngrafiek van de kinetiek?
Wat doet een competitieve remmer?
Een competitieve remmer komt overeen met de vorm van het substraat en bindt aan het actieve centrum van een enzym. De remmer verlaagt de maximale reactiesnelheid niet.
